L'archipel Hawaiien - Big Island : les tunnels de lave.

Véhiculer la lave sur des kilomètres, comme sur le Pali et Kalapana, nécessite la présence de structures qui conservent à la lave sa chaleur et ses qualités rhéologiques :

                           les tunnels de lave.

                    Petits tunnels de lave - aspect en surface - © Carole et Frédéric Hardy

Ce ne sont pas des objets rares, mais d'autre part tous les volcans n'en abritent pas non plus. Les plus connus se retrouvent principalement aux Etats-Unis, et notamment à Hawaii, aux îles Canaries, à La Réunion, en Corée, à l'Etna, aux açores, en Islande ... on en trouve également sur d'autres planètes de notre système solaire : sur la Lune, Io, Mars, Vénus Mercure e.a.

En énumérant ces endroits, on s'aperçoit que leur présence est liée à celle de volcans effusifs, ou qui ont présenté une activité effusive au début de leur mise en place.

Tunnel de lave, présentant banquettes basses et stalactites au plafond - © Carole et Frédéric Hardy

Ces tunnels se forment lors d'éruptions effusives, alors qu'une lave généralement basaltique, pauvre en silice, très chaude (1.100 -1.200°C) et très fluide, s'épanche à vitesse élevée (15 à 50 km/h.)

Lors des émissions importantes, tant en volume qu'en durée, ont lieu, la lave coule suivant la topographie, envahit l'espace, entraînée par son propre poids. Rapidement, la coulée commence à se solidifier en surface et sur ses bords, alors que le flot de lave continue à progresser. Ces rivières de lave sous-terraines s'organisent en réseau de complexité plus ou moins grande (monotubes, anastomoses, multi-étages ... ) qui s'isolent du reste de la coulée par des parois ignifugées naturelles qui permettent à la lave de minimiser ses déperditions énergétiques.

A la fin de l'éruption, la lave continue à progresser dans ces drains, parfois à des niveaux plus bas, constituant des banquettes. Puis le flot n'étant plus alimenté, le drain se vide laissant un tunnel (lava tube) accessible après refroidissement total.

Les étapes de formation d'un tunnel et d'une lucarne - Schémas de Pierre Thomas / Laboratoire des Sciences de la Terre - ENS Lyon.

                                  Gros-plan sur un skylight - photo HVO/USGS.

Des lucarnes naturelles - skylights - se forment, suite à l'effondrement d'une partie du toit du tunnel, laissant apercevoir un flot de roche en fusion.

La chaleur qui rayonne de ce flot a une telle importance que les parois internes du tunnel peuvent refondrent et laisser gouter des stalactites de lave. Des éclaboussures décorent les parois, suite à un dégazage de la lave entrainant ces projections.

Parmi les vingt plus longs tunnels de lave monotubes connus, Hawaii en compte 50% ( d'après B. Gulden 2010).

                                             © Carole et Frédéric Hardy

         Tunnel de lave à fond plat et dépourvu de banquettes - © Carole et Frédéric Hardy

Des racines d'arbres traversent le tunnel ... attention, ne pas tirer sur ces racines, qui risquent de céder en emmenant une portion du plafond ! - Notez les niveaux laissées par le flot de lave sur les parois - © Carole et Frédéric Hardy

Certains tunnels de lave sont aménagés, éclairés et il est facile de s'y déplacer; d'autres, non aménagés et plus petits, nécessitent un minimum d'équipement : combinaison spéléo solide, genouillières et gants, casque et frontale. Ils sont à la base d'une nouvelle discipline : la volcanospéléologie.

Parmi les grands tunnels d'Hawaii, citons ceux qui sont en tête de classement :

- Kazamura cave : 65.000 m. de long , dénivellé de 1.101 m.

Les coulées proviendraient du Kilauea et seraient datées de 350 à 500 avant JC.; certaines galeries sont énormes : 21 m. de large pour 18 m. de haut; la température interne varie entre 15 et 22°C.

- Hualalai ranch cave : 27.785 m de long avec un dénivellé de 441 m.

- Kula Kai caverns (Kipuka Kanohina) : 26.554 m. long , dénivellé 232 m.

- Emesine cave : 20.744 m. de long pour un dénivellé de 436 m.

                      Thurston lava tube - un tunnel aménagé - photo Michael Oswald.

Sources :

- Lucarnes et formation de tunnels de lave - P.Thomas / ENS Lyon,  link

- Volcanogéologie - formation des tunnels de lave - A. Guillon - link

détaillant divers types de tunnels de lave.

- The virtual lava tube - qui détaille toutes les formations possibles sur un seul schéma - link

- Revue L.A.V.E. - n° 146 de septembre 2010 : Hawaii, visite de tunnels de lave - par N. Duverlie & E. Boutleux.

- Revue L.A.V.E. - n°148 de janvier 2011 : Volcanospéléologie en Islande, perspectives scientifiques et émergence du Géotourisme - par M. Detay.